JPH06349521A - High-temperature storage battery - Google Patents

High-temperature storage battery

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JPH06349521A
JPH06349521A JP11750794A JP11750794A JPH06349521A JP H06349521 A JPH06349521 A JP H06349521A JP 11750794 A JP11750794 A JP 11750794A JP 11750794 A JP11750794 A JP 11750794A JP H06349521 A JPH06349521 A JP H06349521A
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JP
Japan
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storage battery
conduit
panel
cavity
protected
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Application number
JP11750794A
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Japanese (ja)
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Roger J Wedlake
ロジヤー・ジヨン・ウエツドレイク
Roger J Bones
ロジヤー・ジヨン・ボーンズ
David Leslie Segal
デイビツド・レスリー・シーガル
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Programme 3 Patent Holdings
Original Assignee
PUROGURAMU 3 PATENT HOLDINGS
Programme 3 Patent Holdings
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Publication date
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Application filed by PUROGURAMU 3 PATENT HOLDINGS, Programme 3 Patent Holdings filed Critical PUROGURAMU 3 PATENT HOLDINGS
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    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
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Abstract

PURPOSE: To protect a storage battery from firing by discharging a protective substance in a cavity, when a temperature in the cavity exceeds a prescribed temperature. CONSTITUTION: A protective system 40 contained in a storage battery 10 has an internal aluminum conduit or a tube 42, arranged in a zigzag shape along an under surface of a panel 16 and an upper surface of a panel 14. The one end of a conduit 42 is shielded, the other end leads to a vessel in the shape of a pressurizing cylinder 44 through a conduit 43. At using time, cells 22 are put at a prescribed operating temperature, and this is the same as the operating temperature of the storage battery 10. Here, when a temperature in a cavity 20 rises to a temperature of the aluminum, the tube 42 bursts under the pressure of a substance existing in it, and a nonflammable substance dispersively runs away. This substance foams and hardens, when it is discharged from the conduit 42 and fills up all the spaces 24 and 26 in the cavity 20 and gaps or spaces between the cells. Therefore, an abnormal temperature rise caused by firing or the like of the storage battery 10 is protected by a flame-resistant substance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は高温蓄電池に係わる。更に本発明
は保護された高温蓄電池にも係わる。
The present invention relates to high temperature storage batteries. The invention also relates to a protected high temperature storage battery.

【0002】本発明の第1の態様によれば、セル収容キ
ャビティを規定するハウジングを形成する複数のパネル
と、前記パネルの中にあるかまたはこれに隣接する断熱
材と、前記セル収容キャビティ内にある少なくとも1つ
の非水性高温電気化学セルと、分散性保護物質を保持す
るための保持手段であって、前記キャビティ内の温度が
所定温度を超えたとき及び/または該手段が破裂したと
き、前記保護物質を前記キャビティ内に放出するように
されている保持手段とを具備する高温蓄電池が提供され
る。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of panels forming a housing defining a cell containing cavity, a heat insulating material in or adjacent to the panels, and in the cell containing cavity. At least one non-aqueous high temperature electrochemical cell in and a holding means for holding a dispersible protective substance, said temperature in said cavity exceeding a predetermined temperature and / or when said means ruptures, A high temperature storage battery is provided which comprises holding means adapted to release the protective substance into the cavity.

【0003】本発明の第2の態様によれば、セル収容キ
ャビティを規定するハウジングを形成する複数のパネル
と、前記パネルの中にあるかまたはこれに隣接する断熱
材と、前記セル収容キャビティ内にある少なくとも1つ
の非水性高温電気化学セルと、分散性保護物質を保持す
るための保持手段であって、前記キャビティ内の温度が
所定温度を超えたとき及び/または該手段が破裂したと
き、前記保護物質を前記キャビティ内に放出するように
されている保持手段と、前記保持手段内にある分散性保
護物質とを具備する、保護された高温蓄電池が提供され
る。
According to a second aspect of the invention, a plurality of panels forming a housing defining a cell containing cavity, a heat insulating material in or adjacent to the panels, and in the cell containing cavity. At least one non-aqueous high temperature electrochemical cell in and a holding means for holding a dispersible protective substance, said temperature in said cavity exceeding a predetermined temperature and / or when said means ruptures, A protected high temperature storage battery is provided which comprises a retaining means adapted to release the protective substance into the cavity and a dispersible protective substance present in the retaining means.

【0004】ハウジングは、少なくとも原則としては所
望の形状とし得るが、通常は平面図において正方形また
は長方形である。
The housing may be of any desired shape, at least in principle, but is usually square or rectangular in plan view.

【0005】従ってハウジングは、床パネルと、上部パ
ネルと、床パネルと上部パネルの間で周囲に配置された
複数の側部パネルとを有し得る。各パネルは、断熱材が
パネル壁間に与えられた二重壁構成とし得る。
Thus, the housing may have a floor panel, a top panel, and a plurality of side panels circumferentially disposed between the floor panel and the top panel. Each panel may be a double-walled configuration with insulation provided between the panel walls.

【0006】蓄電池は、必要によっては、冷却用流体を
キャビティ内に導入するための供給手段と、使用済みの
冷却用流体をキャビティから回収するための回収手段と
を含み得る。
The storage battery may optionally include a supply means for introducing the cooling fluid into the cavity and a recovery means for recovering the used cooling fluid from the cavity.

【0007】所望であればモジュールまたはグループに
構成された複数の電気化学セルを、隣り合ったセルまた
はセルグループ間にスペースまたはギャップが設けられ
た状態で具備し得る。通常は空のスペースが、セルの上
方及びセルの下方に与えられ得る。冷却用流体供給手段
は、存在するとすれば、セルの上方にある上方スペー
ス、即ちセルと上部パネルとの間に通じる冷却用流体送
込口を含み得、一方、冷却用流体回収手段はセルの下方
にある下方スペース、即ちセルと床もしくは底部パネル
との間に通じる冷却用流体流出口を含み得、このとき、
セルまたはセルグループ間のギャップまたはスペースは
上方スペースと下方スペースとを相互接続しており、使
用に際して上方スペースから下方スペースへの冷却用流
体の移動を可能にする。
If desired, a plurality of electrochemical cells arranged in modules or groups may be provided, with spaces or gaps between adjacent cells or cell groups. Normally empty space may be provided above and below the cell. The cooling fluid supply means, if present, may include an upper space above the cell, i.e., a cooling fluid inlet opening between the cell and the upper panel, while the cooling fluid recovery means is provided in the cell. It may include a lower space below, i.e. a cooling fluid outlet opening between the cell and the floor or bottom panel, where
The gaps or spaces between the cells or groups of cells interconnect the upper space and the lower space and allow the transfer of cooling fluid from the upper space to the lower space in use.

【0008】電気化学セルは、セルの動作温度では、溶
融形態のアルカリ金属を含む種類のものとし得る。即ち
例えばセルは、基本的に、溶融アルカリ金属電極と、カ
ルコゲン電極と、電極間の固体電解質とを含む、溶融ア
ルカリ金属/カルコゲンタイプのものとし得る。溶融ア
ルカリ金属は通常はナトリウムであり、カルコゲンは硫
黄またはポリスルフィドであり、固体電解質はβ−アル
ミナである。このようなセルは300〜400℃の範囲
の動作温度を有する。
The electrochemical cell may be of a type that contains alkali metal in molten form at the operating temperature of the cell. Thus, for example, the cell may be of the molten alkali metal / chalcogen type, which basically comprises a molten alkali metal electrode, a chalcogen electrode, and a solid electrolyte between the electrodes. The molten alkali metal is usually sodium, the chalcogen is sulfur or polysulfide, and the solid electrolyte is β-alumina. Such cells have operating temperatures in the range of 300-400 ° C.

【0009】しかしながら、或いは電気化学セルは、セ
ルの動作温度において充電状態にあるとき、溶融アルカ
リ金属アノードと、アルカリ金属アルミニウムハロゲン
化物溶融塩電解質、該電解質が含浸された導電性電解質
浸透性マトリックス、及び該マトリックス中に分散され
た遷移金属塩化物からなるカソードまたは半電池と、ア
ノードをカソードから分離するためのセパレータとを具
備する種類のものとし得る。通常、アルカリ金属はナト
リウムであり、電解液は塩化アルミニウムナトリウム
(NaAlCl4)であり、遷移金属は鉄またはニッケ
ルであり、セパレータはβ−アルミナである。このセル
の動作温度は250〜400℃の範囲である。
Alternatively, however, the electrochemical cell has a molten alkali metal anode, an alkali metal aluminum halide molten salt electrolyte, a conductive electrolyte permeable matrix impregnated with the electrolyte, when in a charged state at the operating temperature of the cell. And a cathode or half-cell consisting of a transition metal chloride dispersed in the matrix, and a separator for separating the anode from the cathode. Usually, the alkali metal is sodium, the electrolyte is sodium aluminum chloride (NaAlCl 4 ), the transition metal is iron or nickel, and the separator is β-alumina. The operating temperature of this cell is in the range of 250-400 ° C.

【0010】従って、使用に際して上記蓄電池は250
〜400℃の動作温度にある。蓄電池に前述のごとき冷
却用流体供給及び回収手段が備えられている場合は、冷
却用流体送込口、空スペース及び冷却用流体流出口を介
して収容キャビティ内に空気のごとき冷却用流体を通す
ことにより動作温度は調節されるが、蓄電池が冷却用流
体供給及び回収手段を持たない種類のものであるなら
ば、動作温度は、セルのタイプ及び構成、蓄電池の構
成、使用する断熱材などによって決定される。
Therefore, the storage battery is 250
At operating temperature of ~ 400 ° C. When the storage battery is equipped with the cooling fluid supply and recovery means as described above, the cooling fluid such as air is passed through the cooling fluid inlet, the empty space, and the cooling fluid outlet into the accommodation cavity. Although the operating temperature is adjusted by this, if the storage battery is of a type that does not have a cooling fluid supply and recovery means, the operating temperature will depend on the cell type and configuration, the storage battery configuration, the insulation used, etc. It is determined.

【0011】保持手段は、所定温度で破裂するのに十分
に軟化し得る材料の導管を具備し得、該導管は蓄電池内
に、破裂性内部導管の形態となるように配置される。破
裂性内部導管は、上方スペース及び/または下方スペー
ス内に設置し得る。破裂性内部導管はかかるスペースに
伸びると共に、上部パネル及び/または床パネルに当接
して位置し得る。例えば、破裂性内部導管は該スペース
内にジグザグ形またはそれに似た態様で配置し得る。
The retaining means may comprise a conduit of material that is soft enough to rupture at a predetermined temperature, the conduit being arranged in the battery in the form of a rupturable internal conduit. The rupturable internal conduit may be located in the upper space and / or the lower space. The rupturable internal conduit extends into such space and may be located against the top panel and / or floor panel. For example, the rupturable internal conduit may be arranged in the space in a zigzag or like manner.

【0012】蓄電池が前述のごとき250〜400℃の
動作温度にあるとき、蓄電池は導管及びその中に含まれ
る保護物質によって保護されており、導管及び保護物質
は蓄電池の保護系を構成している。蓄電池の温度が所定
温度より高くなると、導管の材料が融解または少なくと
も導管が破裂するのに十分に軟化し、それによって防火
性物質(fire inhibiting subst
ance)が上方及び/または下方スペース内並びにセ
ルの周囲に放出または分散され、そうすると、液体ナト
リウム及び他の成分がセル及びキャビティから逃散する
ことを防止もしくは阻止すること、並びに/または、空
気もしくは水がキャビティ内に進入するのを阻止するこ
とにより、保護作用が提供される。同様に、保護物質は
導管破裂の際にも放出されるが、この導管破裂は、例え
ば蓄電池を搭載している車両が事故に巻き込まれたとし
たら起こるであろうハウジングの破壊の際に生じ得る。
When the storage battery is at the operating temperature of 250 to 400 ° C. as described above, the storage battery is protected by the conduit and the protective substance contained therein, and the conduit and the protective substance constitute the protection system of the battery. . When the temperature of the storage battery rises above a predetermined temperature, the material of the conduit softens or at least softens sufficiently that the conduit ruptures, thereby producing a fire inhibiting substance.
ance) is released or dispersed in the upper and / or lower space and around the cells, which prevents or prevents liquid sodium and other components from escaping the cells and cavities and / or air or water. A protective action is provided by blocking the entry of the s into the cavity. Similarly, protective substances are also released in the event of a conduit rupture, which can occur, for example, in the event of destruction of the housing, which would occur if the vehicle carrying the accumulator were involved in an accident.

【0013】破裂性導管材料は、約660℃の温度で融
解し、約500℃以上の温度で既に軟化し、従って脆弱
化するアルミニウムとし得る。この場合、所定温度は約
500〜600℃であり、正常動作温度より約200℃
高くなり得る。所定温度が300〜350℃にあるよう
な比較的低い動作温度を有する蓄電池においては、導管
材料はプラスチックまたはポリマー材料とし得、従って
破壊性内部導管は高温プラスチック圧力管である。プラ
スチック材料は、所定温度で破裂または軟化するように
選択される。
The rupturable conduit material may be aluminum which melts at a temperature of about 660 ° C. and softens and therefore becomes brittle at temperatures above about 500 ° C. In this case, the predetermined temperature is about 500 to 600 ° C, which is about 200 ° C from the normal operating temperature.
Can be high. In batteries having a relatively low operating temperature, such as the predetermined temperature being between 300 and 350 ° C., the conduit material may be a plastic or polymeric material, so the rupturable internal conduit is a high temperature plastic pressure tube. The plastic material is selected to burst or soften at a given temperature.

【0014】分散性保護物質は、内部破裂性導管内で加
圧下に維持され得る。蓄電池から離れて置かれた該物質
の供給源を含む加圧タンクを備えることができ、外部導
管によって破裂性内部導管を該タンクに操作的に連結し
得る。
The dispersible protective material may be maintained under pressure within the internal rupturable conduit. A pressurized tank containing a source of the material located remote from the battery can be provided and an rupturable inner conduit can be operably connected to the tank by an outer conduit.

【0015】分散性保護物質は無機防火性または難燃性
物質からなり得る。分散性防火性または難燃性物質は原
則として任意の適当な分散可能形態とし得るが、本出願
人らは、内部導管内では液体形態または液体/固体混合
形態であって、放出されたときに発泡または膨張し、そ
れによってキャビティを密封する物質が好結果を与える
と考えている。更に該物質は、泡が固定または硬化する
ようなものとし得る。
The dispersible protective substance may consist of an inorganic fire-retardant or flame-retardant substance. Although the dispersible fire-retardant or flame-retardant material can, in principle, be in any suitable dispersible form, Applicants have found that they are in liquid form or in a liquid / solid mixed form in the inner conduit and when released It is believed that a material that foams or expands, thereby sealing the cavity, gives good results. Further, the material may be such that the foam fixes or hardens.

【0016】従って保護物質は、発泡性を増強すべく界
面活性剤と混合したシリカ分散系を含み得る。シリカ分
散系は、シリカ粉末を適当な担体内に分散することによ
り得られるものとし得る。或いは、第1成分としてケイ
酸ナトリウム溶液と混合したシリカ分散系を、別の第2
成分として硝酸カルシウム溶液を使用し得るが、この場
合、2組の導管及び加圧タンクが必要とされる。両混合
物が混合するように放出されると、ケイ酸カルシウムが
沈殿する。
The protective material may thus comprise a silica dispersion mixed with a surfactant to enhance foamability. The silica dispersion may be obtained by dispersing silica powder in a suitable carrier. Alternatively, a silica dispersion mixed with a sodium silicate solution as the first component is added to another second
A calcium nitrate solution can be used as a component, but in this case two sets of conduits and a pressure tank are required. When both mixtures are released to mix, the calcium silicate precipitates.

【0017】混合液は非水性でもよく、その場合は無機
防火性物質として、シリカ、アルミナ、チタニア及びジ
ルコニアからなる群から選択される少なくとも1種の酸
化物を含み得る。かかる酸化物の例としてはDegus
sa SAから商標AEROSOLで入手可能なものが
ある。
The mixture may be non-aqueous, in which case it may contain as inorganic refractory material at least one oxide selected from the group consisting of silica, alumina, titania and zirconia. Examples of such oxides are Degus
Some are available from sa SA under the trademark AEROSOL.

【0018】或いは、混合液は水性でもよく、その場合
は無機防火性物質として、シリケート及びホスフェート
からなる群から選択される化合物を含み得る。適当なホ
スフェートの例としては、Albright and
Wilsonから入手可能な塩化水素酸アルミニウムの
ごとき水性アルミナゾルをリン酸溶液と混合することに
より得られるものがある。別の例としてはリン酸アルミ
ニウムがある。
Alternatively, the mixture may be aqueous, in which case it may comprise as inorganic fire-retardant substance a compound selected from the group consisting of silicates and phosphates. Examples of suitable phosphates include Albright and
Some are obtained by mixing an aqueous alumina sol, such as aluminum hydrochloride, available from Wilson, with a phosphoric acid solution. Another example is aluminum phosphate.

【0019】保護物質は、他の成分と混合した吸着性マ
イクロモレキュラーシーブ(sorbent micr
omolecular sieve)材料を含み得る。
吸着性マイクロモレキュラーシーブ材料は存在させると
すれば脱水ゼオライトまたは脱水テクトケイ酸塩とし
得、これらは米国特許第4269905号に記載のごと
きものであり、該特許は参照により本明細書の一部を構
成するものとする。
The protective material is an adsorbent micromolecular sieve mixed with other ingredients.
Omocular sieve) material may be included.
The adsorptive micromolecular sieve material, if present, may be dehydrated zeolite or dehydrated tectosilicate, such as those described in US Pat. No. 4,269,905, which is hereby incorporated by reference. It shall be.

【0020】保護物質は発泡性を増強すべく界面活性剤
を含み得る。界面活性剤は例えば、分散系が非水性であ
る場合はポリジメチルシロキサンのごとき液体シリコー
ンとし得る。分散系が水性である場合は、界面活性剤は
カチオン性、アニオン性または非イオン性界面活性剤、
例えばヘキサメチルテトラメチルアンモニウムブロミ
ド、ドデシル硫酸ナトリウムまたはポリエチレングリコ
ールとし得る。
The protective material may include a surfactant to enhance foaming properties. The surfactant can be, for example, a liquid silicone such as polydimethylsiloxane when the dispersion is non-aqueous. If the dispersion is aqueous, the surfactant is a cationic, anionic or nonionic surfactant,
It can be, for example, hexamethyltetramethylammonium bromide, sodium dodecyl sulfate or polyethylene glycol.

【0021】保護物質は、アジドのごとき噴射剤、また
は圧縮不活性ガス、例えばアルゴンもしくは窒素を含み
得る。
Protective substances may include propellants such as azides, or compressed inert gases such as argon or nitrogen.

【0022】[0022]

【実施例】以下、添付の図面を参照し、本発明を実施例
によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described by way of embodiments with reference to the accompanying drawings.

【0023】図中、参照番号10は本発明の保護された
高温蓄電池の全体を指す。
In the drawings, reference numeral 10 generally indicates the protected high temperature storage battery of the present invention.

【0024】蓄電池10はハウジング12を含む。ハウ
ジング12は、床パネル14と、床パネルから間隔を置
いて設置されている上部パネル16と、パネル14,1
6間で周囲に配設された側部パネル18とからなる。各
パネルは二重壁化されており(図示せず)、適当な断熱
材、例えば排気ガラスファイバーマット(evacua
ted glass fibre mats)が壁間に
備えられている。電気化学セル収容キャビティ20はパ
ネル14,16及び18間に規定されている。
The storage battery 10 includes a housing 12. The housing 12 includes a floor panel 14, an upper panel 16 spaced apart from the floor panel, and panels 14, 1.
6 and side panels 18 arranged around the space. Each panel is double-walled (not shown) and has suitable insulation, such as exhaust fiberglass mat (evacua).
Ted glass fiber mats are provided between the walls. An electrochemical cell containing cavity 20 is defined between the panels 14, 16 and 18.

【0025】蓄電池10は更に、複数の、通常は数百の
電気化学セル22を含む。セル22は通常はモジュール
に構成されており、円筒形形状である。セルは、完全に
充電された状態で且つその300℃〜400℃の動作温
度においては、溶融ナトリウムアノード/β−アルミナ
固体電解質/硫黄電極によって表わされるタイプのもの
とし得る。しかしながら、或いはセルは、先と同じ条件
下で、ナトリウムアノード/β−アルミナセパレータ/
塩化アルミニウムナトリウム電解質が含浸された導電性
電解質浸透性マトリックス、及びマトリックス中に分散
された塩化ニッケルまたは塩化鉄によって表わされるタ
イプのものともし得る。
The storage battery 10 further includes a plurality, typically hundreds, of electrochemical cells 22. The cells 22 are usually modular and have a cylindrical shape. The cell may be of the type represented by a molten sodium anode / β-alumina solid electrolyte / sulfur electrode in the fully charged state and at its operating temperature of 300 ° C to 400 ° C. However, or alternatively, the cell may be treated under the same conditions as before, such as sodium anode / β-alumina separator /
It may also be of the type represented by a conductive electrolyte permeable matrix impregnated with sodium aluminum chloride electrolyte and nickel chloride or iron chloride dispersed in the matrix.

【0026】セル22は、セルと上方パネル16との間
に空の上方スペース24ができ、セル22と床パネル1
4との間の空の下方スペース26ができるように配置さ
れている。隣り合ったセル間またはセルグループもしく
はモジュール間にはギャップまたはスペース(図示せ
ず)が与えられており、スペース24,26はかかるギ
ャップまたはスペースによって相互に連通している。
The cell 22 has an empty upper space 24 between the cell and the upper panel 16, and the cell 22 and the floor panel 1
It is arranged such that there is an empty lower space 26 between the two. Gaps or spaces (not shown) are provided between adjacent cells or cell groups or modules, and the spaces 24, 26 are in communication with each other by such gaps or spaces.

【0027】冷却用流体送込口28は1つの側部パネル
18を貫いて上方スペース24内に通じており、冷却用
流体流出口30はスペース26内から別の1つの側部パ
ネル18を貫通している。
A cooling fluid inlet 28 extends through one side panel 18 into the upper space 24, and a cooling fluid outlet 30 extends from within the space 26 to another side panel 18. is doing.

【0028】蓄電池10は更に、全体が参照番号40で
示された保護系を含んでいる。保護系40は、パネル1
6の下面及びパネル14の上面に沿ってジグザグ形に配
置された内部アルミニウム導管またはチューブ42を備
えている。導管42の一端は遮蔽されており、他端は、
1つの側部パネル18を貫いて延伸し且つ適当な外部チ
ューブまたは導管43に連結されている。導管43は加
圧シリンダ44の形態の容器に通じているが、この加圧
シリンダ44はハウジング12の外部、例えば蓄電池が
車両に搭載されて車両推進のために使用されるものであ
れば車両のエンジン格納室または車両トランク内に設置
されている。
Storage battery 10 further includes a protection system, generally designated by the reference numeral 40. The protection system 40 is the panel 1
6 and an inner aluminum conduit or tube 42 arranged in a zigzag pattern along the lower surface of panel 6 and the upper surface of panel 14. One end of the conduit 42 is shielded and the other end is
It extends through one side panel 18 and is connected to a suitable outer tube or conduit 43. The conduit 43 leads to a container in the form of a pressurizing cylinder 44, which is external to the housing 12, for example a vehicle if a storage battery is mounted on the vehicle and used for vehicle propulsion. Installed in the engine compartment or vehicle trunk.

【0029】加圧シリンダ44及びチューブ42,43
は後述するような難燃性物質を含む。
Pressure cylinder 44 and tubes 42, 43
Contains a flame retardant substance as described below.

【0030】使用に際して、セル22は300℃〜40
0℃の範囲の動作温度にあるが、これは更に蓄電池10
の動作温度でもある。キャビティ20内の温度がアルミ
ニウムの軟化点以上の温度、即ちアルミニウムの軟化点
と融解温度の間の約600℃〜660℃に上昇すると、
チューブ42はその中にある物質の圧力下に破裂し、そ
うすると難燃性物質は逃散し、キャビティ20内の全て
の空隙、即ちスペース24,26及びセル間のギャップ
またはスペースを充填する。該物質は、後述するよう
に、導管42から放出されると発泡し、次いで、硬化し
てキャビティ20を封止する。
In use, the cell 22 is kept at 300 ° C-40 ° C.
It has an operating temperature in the range of 0 ° C, which is
It is also the operating temperature. When the temperature in the cavity 20 rises above the softening point of aluminum, that is, between about 600 ° C. and 660 ° C. between the softening point and melting temperature of aluminum,
The tube 42 ruptures under the pressure of the material therein, causing the flame retardant material to escape and fill all voids within the cavity 20, ie, the spaces 24, 26 and the gaps or spaces between the cells. The material foams when released from the conduit 42 and then cures to seal the cavity 20, as described below.

【0031】前述のごとき異常温度上昇は、典型的に
は、例えばセルの異常故障または極端な過充電の結果起
こり得る蓄電池10内での発火の場合に起こる。また例
えば蓄電池10は車両のエンジン格納室内に置くことが
でき、車両が事故に巻き込まれ、その結果セルが破裂ま
たは押し潰された場合にも、温度上昇は起こり得る。
The abnormal temperature rise as described above typically occurs in the case of ignition in the storage battery 10, which can result, for example, from abnormal cell failure or extreme overcharging. Further, for example, the storage battery 10 can be placed in the engine storage compartment of the vehicle, and when the vehicle is involved in an accident and the cells are ruptured or crushed as a result, the temperature rise can occur.

【0032】キャビティ20内に与えられる硬質フォー
ムブランケットによって、溶融ナトリウムがキャビティ
20から逃散することが防止される。液体ナトリウムが
蓄電池10から逃散すると、空気の存在下で温度が30
0℃を超えると自然発火し、従って蓄電池の外部に存在
する発火条件はいっそう悪化する。更に、硬質フォーム
ブランケットは空気及び水が例えば消防士のホースから
キャビティ20内に進入することを制限する。
The rigid foam blanket provided in the cavity 20 prevents molten sodium from escaping from the cavity 20. When liquid sodium escapes from the storage battery 10, the temperature will rise to 30 in the presence of air.
When the temperature exceeds 0 ° C, spontaneous ignition occurs, so that the ignition conditions existing outside the storage battery are further deteriorated. In addition, the rigid foam blanket restricts air and water from entering cavity 20 from, for example, a firefighter's hose.

【0033】また、ハウジング12及びチューブ42
が、蓄電池が取り付けられた車両が事故に巻き込まれた
場合に起こり得るような例えば鋭利なもので穿孔されて
破裂した場合にも、保護物質は逃散し、前述のごときス
ペース及びギャップを充填する。
Further, the housing 12 and the tube 42
However, if the vehicle with the accumulator battery is pierced and ruptured by a sharp object, for example, if it were involved in an accident, the protective substance escapes and fills the spaces and gaps as described above.

【0034】1つの実施例においては、分散性難燃性物
質は、Degusa AGから商標AEROSIL O
X50で入手可能な火炎加水分解(flame hyd
rolysed)シリカ粉末を、揮発性担体液体、例え
ばICI PLCから商標GENKLENEで入手可能
な1:1:1トリクロロエタン中に酸化物濃度約150
g/リットルで分散させることにより調製されるシリカ
のコロイド分散系またはゾルとし得る。Dow Cor
ning Limitedから入手可能な液体シリコー
ンのごとき発泡剤を前記ゾル中に濃度約0.5w/o、
即ちゾル中に存在する全酸化物100gに対して発泡剤
0.5gの量で溶解する。この物質または組成物を容器
44及びアルミニウムチューブ42内に加圧下、通常は
アルゴンまたは窒素のごとき圧縮不活性ガスによって約
5バールの圧力で収容し得る。前述のごとくチューブ4
2が破裂すると、非水性シリカを含むフォームがキャビ
ティ20内に放出され、通常より高い蓄電池温度におい
て担体液体が蒸発すると硬質、即ちセラミック状の保護
フォーム構造体が得られる。
In one embodiment, the dispersible flame retardant material is commercially available from Degusa AG under the trademark AEROSIL O.
Flame hydrolysis available at X50
silica) powder in a volatile carrier liquid such as 1: 1: 1 trichloroethane available under the trademark GENKLENE from ICI PLC with an oxide concentration of about 150.
It can be a colloidal dispersion of silica or a sol prepared by dispersing at g / l. Dow Cor
a blowing agent such as liquid silicone available from Ning Limited at a concentration of about 0.5 w / o in the sol,
That is, the foaming agent is dissolved in an amount of 0.5 g based on 100 g of all oxides present in the sol. This material or composition may be contained in a container 44 and an aluminum tube 42 under pressure, usually with a compressed inert gas such as argon or nitrogen, at a pressure of about 5 bar. Tube 4 as described above
When the 2 ruptures, a foam containing non-aqueous silica is released into the cavity 20 and the carrier liquid evaporates at higher than normal battery temperatures resulting in a rigid or ceramic protective foam structure.

【0035】或いは、本発明の別の実施例においては、
各々が加圧シリンダ44と自身のチューブ42及び43
とを含む2つの保護系が与えられ得る。一方の系内に
は、例えばMonsanto Companyから商標
SYTON X30で入手可能であって366g/リッ
トルの酸化物を含む水性シリカゾルと、ケイ酸ナトリウ
ム溶液(例えば商標FLUKAで入手可能なもの)と
を、50w/oのシリカ含有量がシリカゾルによって与
えられるように含むと共に、Dow Corning
Limitedから商標DC193で入手可能なシリコ
ーン−グリコールコポリマーのごとき発泡剤をも含む混
合物が導入される。発泡剤は全酸化物の約0.5質量%
の濃度で存在させる。他方の系内には、DC193発泡
剤を含む硝酸カルシウム溶液が導入される。各系は、圧
縮不活性ガス、例えばアルゴンまたは窒素によって約5
バールの圧力下に維持される。上述のごとくアルミニウ
ム導管42が破裂すると、各混合液は加圧下に発射さ
れ、キャビティ20でこれら2つの液体の成分は均密に
混合する。均密混合すると、フォーム中でケイ酸カルシ
ウムが沈殿する。通常より高い蓄電池温度において蒸発
が起こることにより、フォーム中の含水量が著しく低下
すると直ちに、硬質、即ちセラミック状フォームが生成
される。
Alternatively, in another embodiment of the invention,
Each has a pressure cylinder 44 and its own tubes 42 and 43.
Two protection systems can be provided, including and. In one system, for example, 50 w of an aqueous silica sol available under the trademark SYTON X30 from Monsanto Company and containing 366 g / l of oxide and a sodium silicate solution (eg available under the trademark FLUKA). Dow Corning with a silica content of / o included as provided by the silica sol.
A mixture is also introduced that also contains a blowing agent, such as a silicone-glycol copolymer available from Limited under the trademark DC193. Blowing agent is about 0.5% by mass of total oxide
Is present at a concentration of. A calcium nitrate solution containing a DC193 foaming agent is introduced into the other system. Each system is maintained at about 5 with a compressed inert gas such as argon or nitrogen.
Maintained under bar pressure. When the aluminum conduit 42 ruptures as described above, each mixture is fired under pressure and in the cavity 20 the two liquid components mix intimately. Upon intimate mixing, calcium silicate precipitates in the foam. Due to the evaporation occurring at higher than normal battery temperatures, a rigid or ceramic-like foam is produced as soon as the water content in the foam drops significantly.

【0036】使用し得る非水性高温セルの別の例は、セ
ルの動作温度で充填状態にあるとき、リチウムアノード
と、硫化鉄カソードと、約450℃で融解する塩化リチ
ウム/塩化カリウムタイプの電解質とを有するものであ
る。使用し得る非水性高温セルの別の例は、前述のもの
と類似であるが、より低い融点の電解質、例えば融点が
約200℃の電解質を有するものであって、そうする
と、アルミニウムの代わりにプラスチックのチューブ4
2を使用し得る。
Another example of a non-aqueous high temperature cell that can be used is a lithium anode, an iron sulfide cathode, and a lithium chloride / potassium chloride type electrolyte that melts at about 450 ° C. when filled at the operating temperature of the cell. And have. Another example of a non-aqueous high temperature cell that can be used is similar to that described above, but with a lower melting electrolyte, eg, an electrolyte having a melting point of about 200 ° C., where plastic instead of aluminum is used. Tube 4
2 can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】保護された高温蓄電池の3次元斜視図である。FIG. 1 is a three-dimensional perspective view of a protected high temperature storage battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 蓄電池 12 ハウジング 14 床パネル 16 上部パネル 18 側部パネル 22 電気化学セル 42,43 導管 44 加圧タンク 10 Storage Battery 12 Housing 14 Floor Panel 16 Top Panel 18 Side Panel 22 Electrochemical Cell 42,43 Conduit 44 Pressurized Tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジヤー・ジヨン・ボーンズ イギリス国、オツクスフオードシヤー・オ ー・エツクス・13・3・ワイ・エス、アビ ングドン、ゴツドフレイ・クローズ・6 (72)発明者 デイビツド・レスリー・シーガル イギリス国、オツクスフオードシヤー・オ ー・エツクス・13・3・ワイ・エス、アビ ングドン、フアーガソン・プレイス・14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Rozier Jyon Bournes England, Oxkusuf Odsher or Eksx 13.3 YS, Abingdon, Gotthardley Close 6 (72) Invention Author Davids Leslie Segal United Kingdom, Oxkus Oudshear O Eksx 13.3 YS, Abingdon, Farugasson Place 14

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セル収容キャビティを規定するハウジン
グを形成する複数のパネルと、 前記パネルの中にあるかまたはこれに隣接する断熱材
と、 前記セル収容キャビティ内にある少なくとも1つの非水
性高温電気化学セルと、 分散性保護物質を保持するための保持手段であって、前
記キャビティ内の温度が所定温度を超えたとき及び/ま
たは該手段が破裂したとき、前記保護物質を前記キャビ
ティ内に放出するようにされている保持手段とを具備す
る高温蓄電池。
1. A plurality of panels forming a housing defining a cell containing cavity, thermal insulation in or adjacent to the panel, and at least one non-aqueous high temperature electrical device within the cell containing cavity. A chemical cell and a holding means for holding a dispersible protective substance, the protective substance being released into the cavity when the temperature inside the cavity exceeds a predetermined temperature and / or when the means bursts. High temperature storage battery comprising a holding means adapted to:
【請求項2】 前記ハウジングが、床パネルと、上部パ
ネルと、前記床パネルと上部パネルの間で周囲に配置さ
れた複数の側部パネルとを有しており、前記パネルの各
々が二重壁構造であってパネル壁間に断熱材を有してお
り、間隔を置いて配置された複数の電気化学セルが備え
られており、上方スペースが前記セルと前記上部パネル
との間に設けられており且つ下方スペースが前記セルと
前記床パネルとの間に設けられており、前記上方スペー
スに通じる冷却用流体送込口を含む冷却用流体供給手段
と、前記下方スペースに通じる冷却用流体流出口を含む
冷却用流体回収手段とが備えられており、前記セル間の
間隔が、前記上方スペースと前記下方スペースとを相互
連通し、前記上方スペースから前記下方スペースへの前
記冷却用流体の移動を可能にしている請求項1に記載の
蓄電池。
2. The housing has a floor panel, a top panel, and a plurality of side panels circumferentially disposed between the floor panel and the top panel, each of the panels being dual. A wall structure having insulation between the panel walls, comprising a plurality of spaced electrochemical cells, wherein an upper space is provided between the cells and the upper panel And a lower space is provided between the cell and the floor panel, a cooling fluid supply means including a cooling fluid inlet port communicating with the upper space, and a cooling fluid flow communicating with the lower space. A cooling fluid recovery means including an outlet is provided, and an interval between the cells makes the upper space and the lower space communicate with each other, and moves the cooling fluid from the upper space to the lower space. The storage battery according to claim 1, wherein the storage battery is enabled.
【請求項3】 前記保持手段が、所定温度で破裂するの
に十分に軟化し得る材料の導管を含み、前記導管が該蓄
電池内で、破裂性内部導管の形態であるように配置され
ている請求項2に記載の蓄電池。
3. The retaining means comprises a conduit of a material capable of softening sufficiently to rupture at a predetermined temperature, the conduit being arranged within the battery in the form of a rupturable internal conduit. The storage battery according to claim 2.
【請求項4】 前記破裂性内部導管が前記上方スペース
及び/または前記下方スペース内に配置されている請求
項3に記載の蓄電池。
4. The storage battery according to claim 3, wherein the rupturable internal conduit is arranged in the upper space and / or the lower space.
【請求項5】 前記破裂性内部導管が前記スペースに伸
びると共に、前記上部パネル及び/または床パネルに当
接して配置されている請求項4に記載の蓄電池。
5. The storage battery according to claim 4, wherein the rupturable internal conduit extends into the space and is disposed in contact with the upper panel and / or the floor panel.
【請求項6】 前記導管材料が、約660℃で融解し、
500℃以上の温度で既に軟化し、従って脆弱化するア
ルミニウムである請求項3から5のいずれか一項に記載
の蓄電池。
6. The conduit material melts at about 660 ° C.,
Storage battery according to any one of claims 3 to 5, which is aluminum which has already softened and thus becomes brittle at temperatures above 500 ° C.
【請求項7】 前記導管材料がプラスチックまたはポリ
マー材料であり、従って前記破裂性内部導管が高温プラ
スチック圧力管である請求項3から5のいずれか一項に
記載の蓄電池。
7. A storage battery according to claim 3, wherein the conduit material is a plastic or polymer material and thus the rupturable inner conduit is a high temperature plastic pressure tube.
【請求項8】 該蓄電池から離れて設置された、分散性
保護物質の供給源を収容するための加圧容器を含んでお
り、外部導管によって前記破裂性内部導管が前記容器に
操作的に連結される請求項3から7のいずれか一項に記
載の蓄電池。
8. A pressurized container for housing a source of dispersible protective material located away from the battery, the rupturable inner conduit operably connected to the container by an outer conduit. The storage battery according to any one of claims 3 to 7.
【請求項9】 セル収容キャビティを規定するハウジン
グを形成する複数のパネルと、 前記パネルの中にあるかまたはこれに隣接する断熱材
と、 前記セル収容キャビティ内にある少なくとも1つの非水
性高温電気化学セルと、 分散性保護物質を保持するための保持手段であって、前
記キャビティ内の温度が所定温度を超えたとき及び/ま
たは該手段が破裂したとき、前記保護物質を前記キャビ
ティ内に放出するようにされている保持手段と、 前記保持手段内にある分散性保護物質とを具備する、保
護された高温蓄電池。
9. A plurality of panels forming a housing defining a cell containing cavity, thermal insulation within or adjacent to the panels, and at least one non-aqueous high temperature electrical device within the cell containing cavity. A chemical cell and a holding means for holding a dispersible protective substance, the protective substance being released into the cavity when the temperature inside the cavity exceeds a predetermined temperature and / or when the means bursts. A protected high temperature storage battery comprising a holding means adapted to do so and a dispersible protective substance present in said holding means.
【請求項10】 前記ハウジングが、床パネルと、上部
パネルと、前記床パネルと上部パネルの間で周囲に配置
された複数の側部パネルとを有しており、前記パネルの
各々が二重壁構造であってパネル壁間に断熱材を有して
おり、間隔を置いて配置された複数の電気化学セルが備
えられており、上方スペースが前記セルと前記上部パネ
ルとの間に設けられており且つ下方スペースが前記セル
と前記床パネルとの間に設けられており、前記上方スペ
ースに通じる冷却用流体送込口を含む冷却用流体供給手
段と、前記下方スペースに通じる冷却用流体流出口を含
む冷却用流体回収手段とが備えられており、前記セル間
の間隔が、前記上方スペースと前記下方スペースとを相
互連通し、前記上方スペースから前記下方スペースへの
前記冷却用流体の移動を可能にしている請求項9に記載
の保護された蓄電池。
10. The housing has a floor panel, a top panel, and a plurality of side panels circumferentially disposed between the floor panel and the top panel, each of the panels being dual. A wall structure having insulation between the panel walls, comprising a plurality of spaced electrochemical cells, wherein an upper space is provided between the cells and the upper panel And a lower space is provided between the cell and the floor panel, a cooling fluid supply means including a cooling fluid inlet port communicating with the upper space, and a cooling fluid flow communicating with the lower space. A cooling fluid recovery means including an outlet is provided, and an interval between the cells communicates the upper space and the lower space with each other, and transfers the cooling fluid from the upper space to the lower space. The protected storage battery according to claim 9, which is movable.
【請求項11】 前記保持手段が、所定温度で破裂する
のに十分に軟化し得る材料の導管を含み、前記導管が該
蓄電池内で、破裂性内部導管の形態であるように配置さ
れている請求項10に記載の保護された蓄電池。
11. The retaining means comprises a conduit of a material capable of softening sufficiently to rupture at a predetermined temperature, the conduit being arranged within the battery in the form of a rupturable internal conduit. The protected storage battery according to claim 10.
【請求項12】 前記破裂性内部導管が前記上方スペー
ス及び/または前記下方スペース内に配置されている請
求項11に記載の保護された蓄電池。
12. The protected accumulator according to claim 11, wherein the rupturable internal conduit is located in the upper space and / or the lower space.
【請求項13】 前記破裂性内部導管が前記スペースに
伸びると共に、前記上部パネル及び/または床パネルに
当接して配置されている請求項12に記載の保護された
蓄電池。
13. A protected accumulator according to claim 12, wherein the rupturable internal conduit extends into the space and is placed against the top panel and / or floor panel.
【請求項14】 前記導管材料が、約660℃で融解
し、500℃以上の温度で既に軟化し、従って脆弱化す
るアルミニウムである請求項11から13のいずれか一
項に記載の保護された蓄電池。
14. A protected material according to any one of claims 11 to 13, wherein the conduit material is aluminum which melts at about 660 ° C. and already softens and thus becomes brittle at temperatures above 500 ° C. Storage battery.
【請求項15】 前記導管材料がプラスチックまたはポ
リマー材料であり、従って前記破裂性内部導管が高温プ
ラスチック圧力管である請求項11から13のいずれか
一項に記載の保護された蓄電池。
15. Protected storage battery according to any one of claims 11 to 13, wherein the conduit material is a plastic or polymer material and thus the rupturable inner conduit is a high temperature plastic pressure tube.
【請求項16】 前記分散性保護物質が前記破裂性内部
導管内に加圧下に保持されており、該蓄電池から離れて
設置された、分散性保護物質の供給源を収容するための
加圧容器が備えられており、外部導管によって前記破裂
性内部導管が前記容器に操作的に連結される請求項11
から15のいずれか一項に記載の保持された蓄電池。
16. A pressurized container for containing a source of dispersible protective material, wherein the dispersible protective material is held under pressure within the rupturable internal conduit and is located remote from the storage battery. 12. A rupturable inner conduit is operably connected to the container by an outer conduit.
15. The retained storage battery according to any one of items 1 to 15.
【請求項17】 前記分散性保護物質が無機防火性物質
を含むと共に前記内部導管内で液体/固体混合物の形態
であり、前記混合物が、放出されたときに発泡し、次い
で硬化し、従って前記キャビティを封止し得る請求項1
1から16のいずれか一項に記載の保護された蓄電池。
17. The dispersible protective material comprises an inorganic fire resistant material and is in the form of a liquid / solid mixture within the internal conduit, wherein the mixture foams when released and then cures, thus A cavity capable of sealing a cavity.
17. The protected storage battery according to any one of 1 to 16.
【請求項18】 前記物質が、発泡性を増強すべく界面
活性剤と混合されたシリカ分散系を含む請求項17に記
載の保護された蓄電池。
18. The protected storage battery of claim 17, wherein the material comprises a silica dispersion mixed with a surfactant to enhance foamability.
【請求項19】 前記混合物が非水性であって、無機防
火性物質として、シリカ、アルミナ、チタニア及びジル
コニアからなる群から選択される少なくとも1種の酸化
物を含んでいる請求項17に記載の保護された蓄電池。
19. The method of claim 17, wherein the mixture is non-aqueous and contains, as an inorganic fire-retardant material, at least one oxide selected from the group consisting of silica, alumina, titania and zirconia. Protected storage battery.
【請求項20】 前記混合物が水性であって、無機防火
性物質として、シリケート及びホスフェートからなる群
から選択される化合物を含んでいる請求項17に記載の
保護された蓄電池。
20. The protected accumulator according to claim 17, wherein the mixture is aqueous and contains as inorganic refractory material a compound selected from the group consisting of silicates and phosphates.
【請求項21】 前記保護物質が、他の成分と混合され
た吸着性マイクロモレキュラーシーブ材料を含んでいる
請求項19または20に記載の保護された蓄電池。
21. A protected storage battery according to claim 19 or 20, wherein the protective material comprises an adsorbent micromolecular sieve material mixed with other components.
【請求項22】 前記保護物質が、発泡性を増強するた
めの界面活性剤と噴射剤とを含んでいる請求項19から
21のいずれか一項に記載の保護された蓄電池。
22. A protected storage battery according to any one of claims 19 to 21, wherein the protective substance comprises a surfactant for enhancing foamability and a propellant.
【請求項23】 実質的に本明細書に記載されている新
規の高温蓄電池。
23. A novel high temperature storage battery substantially as described herein.
【請求項24】 実質的に本明細書に記載されている新
規の保護された高温蓄電池。
24. A novel protected high temperature storage battery substantially as described herein.
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